CN101450686B - 一种复合驱动行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合驱动行走机构,属于车辆行走系统;技术方案包括:由驱动轮1、圆柱齿轮2、轮轴3、圆柱齿轮4、锥齿轮5、齿轮轴6、连杆7组成轮式驱动装置,由锥齿轮8和81、驱动螺旋9、螺旋轴10组成螺旋驱动装置,两组几何参数、结构完全相同的轮式驱动装置分别连结于驱动螺旋装置的两端,主副驱动关系通过调节连杆7、71与车架11之间的夹角α与α1实现,驱动力通过齿轮轴6或61输入,形成双驱动轮1、11和驱动螺旋9同时驱动的复合驱动行走机构,适应多种具有流变特性介质的环境或田间、森林等特殊复杂环境、并兼顾普通路面的行走,完成牵引与负重功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合驱动行走机构,属于车辆行走系统。是将螺旋与轮式行走装置相组合,建立了一种新型混合驱动,可适应多种复杂环境的复合驱动行走机构。
技术背景
为了建立特殊复杂环境下的行走系统,提高该类环境中行走系统的适应性,需要将行走机构的优点融于一体构建新型复合式行走机构。目前用于行走的机构主要有四种:足式、轮式、履带式、螺旋式。足式具有较高的越障能力,轮式可高速行走,履带式可适应承载能力小的环境,螺旋式可以在具有流变特性的介质淤泥环境中行走。复合式行走系统具有良好的适应性,近年来提出的复合式行走系统主要有轮-足复合式、轮-履复合式、轮-履-足复合式。这些复合式行走系统均提高了特定环境中的适应性,满足了特定环境下行走系统的需求。而目前在我国沼泽地、河滩、沿海滩涂以及深泥脚水田等松软的地带,还没有理想的行走机构,针对此问题将螺旋式与轮式结合构建了一种新型复合驱动行走机构。
发明内容
本发明的目的是综合螺旋与轮式行走装置的优点,提供一种螺旋-轮式复合驱动行走机构,通过改变螺旋驱动与轮式驱动的相对主副驱动关系,适应多种如沼泽、沿海滩涂、湿地等具有流变特性介质的环境或田间、森林等特殊复杂环境、并兼顾普通路面,完成牵引与负重功能的复合驱动行走机构。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案包括:驱动轮1通过轮轴3与圆柱齿轮2同轴线固连,圆柱齿轮4通过齿轮轴6与锥齿轮5同轴线固连,齿轮轴6在车架11上转动联接,连杆7两端分别与轴线平行的轮轴3和齿轮轴6转动联接并保证圆柱齿轮2、4正确啮合传动,连杆7与车架11由夹角α调节锁定,由1-2-3-4-5-6-7组成轮式驱动装置;驱动螺旋9通过螺旋轴10与两个几何参数相同的锥齿轮8和81同轴线固连,螺旋轴10与齿轮轴6垂直相交在车架11上转动联接并保证锥齿轮5、8在内侧正确啮合传动,与轮式驱动装置1-2-3-4-5-6-7几何参数、结构完全相同的另一个轮式驱动装置11-21-31-41-51-61-71布置于驱动螺旋的另一端,齿轮轴61与螺旋轴10垂直相交并在车架11上转动联接同时保证锥齿轮51、81在外侧正确啮合传动,连杆71与车架11由夹角α1调节锁定,驱动力通过齿轮轴6或61输入,形成双驱动轮1、11和驱动螺旋9同时驱动的一种复合驱动行走机构(如图1)。两组驱动螺旋旋向不同其它几何参数、结构、配置方式完全相同的复合驱动行走机构沿前进方向对称布置于车架11上,由两个驱动力分别驱动两组复合驱动行走机构组成螺旋-轮式复合驱动行走系统,改变两个驱动力的不同转速可以实现行走系统转向,同时改变两个驱动力的转向可以实现行走系统的前进或后退。
上述的复合驱动行走机构中驱动螺旋9与驱动轮1、11的主副驱动关系是通过调节连杆7、71与车架11之间的夹角α与α1实现的,行驶过程中α与α1必须同时锁定(如图2),以便满足各种复杂环境对行走机构的要求。
上述的复合驱动行走机构中锥齿轮5、8和51、81传动可以由准双曲面齿轮传动代替,齿轮轴6、61分别与螺旋轴10垂直交错偏置,由准双曲面齿轮5、8和51、81正确啮合传动实现驱动轮1、11同速同向转动以及与驱动螺旋9的联合驱动,通过改变齿轮轴6、61相对螺旋轴10的上、下偏置交错方位可以改变复合驱动行走机构的重心高度,同时可以提高驱动行走机构的牵引功率与负重载荷。
附图说明
图1为复合驱动行走机构的机构简图;
图2为复合驱动行走机构主副驱动调节原理图;
图3为复合驱动行走机构组成行走系统原理图。
具体实施方案
下面根据附图对本发明的实施例进行描述。
图1所示为复合驱动行走机构的机构简图,驱动轮1通过轮轴3与圆柱齿轮2固连同轴线转动,圆柱齿轮4通过齿轮轴6与锥齿轮5固连同轴线转动,与轮轴3平行的齿轮轴6在车架11上转动联接,连杆7两端分别与轮轴3和齿轮轴6转动联接,由连杆7上两转动轴线距离等于圆柱齿轮副2-4中心距及两圆柱齿轮2、4模数和压力角相等保证圆柱齿轮2、4正确啮合传动,连杆7与车架11的夹角α在0~180°范围调节并可以锁定,由1-2-3-4-5-6-7组成轮式驱动装置;驱动螺旋9通过螺旋轴10与两个几何参数相同的锥齿轮8和81固连同轴线转动,螺旋轴10与齿轮轴6垂直相交在车架11上转动联接,由两锥齿轮5、8的大端模数和压力角相等及两锥齿轮分度圆锥角之和等于90°保证锥齿轮5、8在内侧正确啮合传动,以实现驱动轮1与驱动螺旋9的联合驱动;与轮式驱动装置1-2-3-4-5-6-7几何参数、结构完全相同的另一个轮式驱动装置11-21-31-41-51-61-71布置于驱动螺旋的另一端,齿轮轴61与螺旋轴10垂直相交并在车架11上转动联接同时保证锥齿轮51、81在外侧正确啮合传动,以实现驱动轮1、11同速同向转动,连杆71与车架11的夹角α1在0~180°范围调节并可以锁定;驱动力通过齿轮轴6或61输入,形成双驱动轮1、11和驱动螺旋9同时驱动的一种复合驱动行走机构。驱动螺旋9与驱动轮1、11的主副驱动关系是通过调节连杆7、71与车架11之间的夹角α与α1实现的,当α=α1=0°时为螺旋驱动,当α=α1=180°时为轮式驱动,当0<α=α1<180°时为复合驱动,行驶过程中α与α1必须同时锁定(如图2),以便满足各种复杂环境对行走机构的要求。
图3所示为复合驱动行走机构组成行走系统原理图,两组驱动螺旋旋向不同其它几何参数、结构、配置方式完全相同的复合驱动行走机构沿前进方向对称布置于车架11上,由两个驱动力转速为nd1、nd2分别驱动两组复合驱动行走机构组成螺旋-轮式复合驱动行走系统;两组驱动螺旋旋向不同,一为左旋另一为右旋,两组驱动螺旋转速为nf1、nf2,转向不同,行走过程中地面对两螺旋的作用力合成沿前进方向的同一驱动力,两侧向力相互抵消,当nd1=nd2时即nf1=nf2和n1=n11=n2=n21行走系统直线行驶,改变两个驱动力的不同转速,当nd1≠nd2时即nf1≠nf2和n1=n11≠n2=n21,可以实现行走系统转向,同时改变两个驱动力的转向可以实现行走系统的前进或后退。
Claims (3)
1.一种复合驱动行走机构,其特征在于:第一驱动轮(1)通过第一轮轴(3)与第一圆柱齿轮(2)同轴线固连,第二圆柱齿轮(4)通过第一齿轮轴(6)与第一锥齿轮(5)同轴线固连,第一齿轮轴(6)在车架(11)上转动联接,第一连杆(7)两端分别与轴线平行的第一轮轴(3)和第一齿轮轴(6)转动联接并保证第一圆柱齿轮(2)、第二圆柱齿轮(4)正确啮合传动,第一连杆(7)与车架(11)由第一夹角α调节锁定,由第一驱动轮(1)-第一圆柱齿轮(2)-第一轮轴(3)-第二圆柱齿轮(4)-第一锥齿轮(5)-第一齿轮轴(6)-第一连杆(7)组成轮式驱动装置,驱动螺旋(9)通过螺旋轴(10)与两个几何参数相同的第二锥齿轮(8)和第四锥齿轮(81)同轴线固连,螺旋轴(10)与第一齿轮轴(6)垂直相交在车架(11)上转动联接并保证第一锥齿轮(5)、第二锥齿轮(8)在内侧正确啮合传动,与轮式驱动装置第一驱动轮(1)-第一圆柱齿轮(2)-第一轮轴(3)-第二圆柱齿轮(4)-第一锥齿轮(5)-第一齿轮轴(6)-第一连杆(7)几何参数、结构完全相同的另一个轮式驱动装置第二驱动轮(11)-第三圆柱齿轮(21)-第二轮轴(31)-第四圆柱齿轮(41)-第三锥齿轮(51)-第二齿轮轴(61)-第二连杆(71)布置于驱动螺旋(9)的另一端,第二齿轮轴(61)与螺旋轴(10)垂直相交并在车架(11)上转动联接同时保证第三锥齿轮(51)、第四锥齿轮(81)在外侧正确啮合传动,第二连杆(71)与车架(11)由第二夹角α1调节锁定,驱动力通过第一齿轮轴(6)或第二齿轮轴(61)输入驱动行走机构运动。
2.根据权利要求1所述的复合驱动行走机构,其特征在于,驱动螺旋(9)与第一驱动轮(1)、第二驱动轮(11)的主副驱动关系是通过调节第一连杆(7)、第二连杆(71)与车架(11)之间的第一夹角α与第二夹角α1实现的,行驶过程中第一夹角α与第二夹角α1必须同时锁定。
3.根据权利要求1所述的复合驱动行走机构,其特征在于,第一锥齿轮(5)、第二锥齿轮(8)和第三锥齿轮(51)、第四锥齿轮(81)传动由准双曲面齿轮传动代替,第一齿轮轴(6)、第二齿轮轴(61)分别与螺旋轴(10)垂直交错偏置。
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